Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературного материала и постановка задач исследования 11
1.1 Анализ нормативных документов по эксплуатационному содержанию поверхностей дорог и аэродромов 11
1.2 Обзор методов удаления снега с поверхности дорог 12
1.2.1. Анализ теорий, описывающих процессы механического взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин 14
1.2.2. Обзор исследований, учитывающих влияние скорости на рабочие процессы дорожио-строительных машин 15
1.2.3. Обзор исследований, посвящённых разработке снежного покрова различными рабочими органами дорожных машин .20
1.3. Анализ основных типов подвесок рабочих органов плужных снегоочистителей, применяемых в настоящее время .26
1.4 Выводы по главе 42
2. Исследование процессов взаимодействия плужного рабочего органа со снежным покровом, образовавшимся на поверхности дорог 44
2.1 Особенности работы плужного рабочего органа на поверхности автомобильных дорог 44
2.2. Усилие на рабочем органе и его влияние на качество удаления снега с очищаемой поверхности 55
2.3. Влияние параметров гидравлического оборудования на качество очистки дорог от снега 58
2.4. Определение величины усилия резания в зависимости от типа подвески рабочего органа 63
2.5. Выводы по главе 69
3 Методика выбора рациональных параметров подвески плужного рабочего органа предназначенного для удаления снега с поверхности автомобильных дорог 71
3.1. Определение рационального значения массы снегоуборочного отвала 75
3.2. Определение рациональных значений параметров подвеса снегоуборочного отвала
3.3. Влияние угла наклона гидроцилиндра на величину силы трения между отвалом и очищаемой поверхностью..96
3.4. Сравнительный анализ эффективности рассчитанных конструктивных решений, по отношению к существующей снегоуборочной техники 104
3.5 Выводы по главе 107
4. Экспериментально-теоретические исследования взаимосвязи параметров режимов резания обледенелой поверхности дорог плужным рабочим органом 108
4.1.Планирование многофакторного эксперимента 112
4.2 Методика определения величины усилия на плужном рабочем органе, с учётом его колебаний относительно базовой машины 112
4.3. Результаты реализации расчёта по планированию проведения ортогонального композиционного плана Хартли 122
4.4. Оценка адекватности строгой математической модели взаимодействия рабочего органа специальной уборочной машины со льдом и снегом .127
4.5. Изменение энергетических характеристик удаления снега при применении рабочих органов с рекомендованными параметрами 132
4.6 Выводы по главе .138
Общие выводы и рекомендации по работе .144
Литература 147
Приложение 1 Краткое описание и технические характеристики
- Анализ теорий, описывающих процессы механического взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин
- Усилие на рабочем органе и его влияние на качество удаления снега с очищаемой поверхности
- Определение рациональных значений параметров подвеса снегоуборочного отвала
- Результаты реализации расчёта по планированию проведения ортогонального композиционного плана Хартли
Анализ теорий, описывающих процессы механического взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин
Существующие в настоящее время теории, в которых интерпретируются процессы взаимодействия со средой рабочих органов и оборудования ДСМ, можно условно поделить на две основные группы: 1)теории, концептуальные положения которых основаны на результатах экспериментальных исследований, фактах эмпирического характера; 2)теории, базирующиеся на ряде положений статики сыпучих сред, дополненных условием предельного равновесия. К первой группе относятся работы отечественных ученых В.П. Горячкина, Н.Т. Домбровского, А.Н. Зеленина, А.Д. Далина, И.Д. Айзенштока [10,114,150-152,170,], а также зарубежных И. Ратье, Г. Кюна, Р. Шилда[174,188].
Ко второй - плеяду таких исследователей как Ю.А. Ветров, К.А. Артемьев, В.И. Баловнев [24,34-37,86-89].
Общим же для теорий обеих групп является практически полное отсутствие учета деформируемости среды, в процессе экскавации, на то, что рассматриваются сжимаемые среды. В ряде случаев лишь коэффициентрыхле-ния. Фактически среда в отдельных фазах еёразработкиинтерпретируется как твердое тело.
Большое внимание процессам деформации грунта при резании и копании уделяется в работах Д.И. Федорова [439], а также Н.Я. Хархуты при исследовании уплотнения грунтов [446]. Математическое моделирование процессов уплотнении грунтов основывается на ключевых моментах теории пластичности. Грунты при этом рассматриваются как упруго - вязко пла-стическиетем самым подчеркивается наличие как обратимой, так и необратимой частей деформации, а также влияние фактора времени и его производных - скорости приложения нагрузки и скорости деформации [75] При теоретическом описании процессов смешивания принимаются допущения, базирующиеся на экспериментальных данных, между тем имеют место попытки применять для этих целей теории, относящиеся ко второй группе [76]. Также на основе эксперимента установлено [73], что при резании глубоких щелей в зоне упругих и пластических деформаций грунт подвергается сжатию.
Приведенный анализ показывает тенденцию развития теорий, посвященных интерпретации процессов взаимодействия со средой рабочих органов строительных и дорожных машин, - от моделей, базирующихся на эмпирических сведениях, к математическим моделям и алгоритмам, основанным на статике сыпучей среды и, наконец, постепенный переход к моделям, фрагментарно учитывающим динамические характеристики исследуемых взаимодействий и сжимаемость среды. Логическим следствием такой эволюции представляется возникновение теории, описывающих динамическую картинувза-имодействии со средой рабочих органов ДСМ. Разработка на её основе математических моделей, учитывающих движение и сжимаемость, среды, и адекватно отражающих физические характеристики рассматриваемого процесса. Реализации указанных целей и посвящена данная работа.
Приоритет в исследовании влияния скорости на процессы разрушения грунта, среди отечественных исследователей принадлежит В.П.Горячкину [52,70,]. Он рассматривал это влияние в условиях полусвободного резания грунта. Установив, что при увеличении скорости резания плугом от 0,4 до 2,0 м/с сопротивление почвы резанию увеличивается на 12%, автор считает, что необходимо учитывать влияние скорости резания в тех случаях, когда отбрасываются в стороны значительные массы грунта.
А.Н.Зеленин [76] исследовал изменение усилий резания мерзлых грунтов на повышенных скоростях. В процессе экспериментальных исследований, проводимых на специальном стенде, скорость резания изменялось в интервале от 0,68 до 6,13 м/с. Резание осуществлялось острыми резцами шириной 10 и 20 мм с углами резания 30; 45; 60; 90" и задним углом 10". Некоторые результаты приведены на рисунке 1.1. Анализ зависимостей показывает, что: усилие резания возрастает с увеличением скорости, но закону близкому к линейному; влияние скорости на усилие резания более заметно проявляется с увеличением угла резания, температуры грунта и глубины резания.
Влияние скорости резания на сопротивление резанию мерзлых грунтов; суглинок, влажность.20 %, температура 7 = - 40С; 1 -при h = 8,2 мм; 2 - при h = 20 мм; 3 - при h — 28 мм. Усилие резания возрастает в среднем па 5-8% на каждую единицу увеличения скорости. Исследования А.Н.Зеленина направлены главным образом на определение энергоёмкости ударного разрушения мёрзлых грунтов различными рабочими органами. Вопросы пространственного разрушения и физическая сущность протекающих при этом процессов в работах А.Н.Зеленина не отражены.
Ю.А.Ветров [33-35], исследуя вопросы влияния скорости на процесс резания грунтов, пришел к выводу, что рост сопротивления грунта при увеличении скорости обусловлен условиями механики процесса, то - есть затратами энергии на сообщение движения вырезанному грунту, и физическими причинами, проявляющимися в изменении свойств грунта под воздействиемрабо-чих органов, движущихся с большой скоростью. Им была предложена формула:
Ю.А.Ветров высказал предположение, что различие между разностью полной силы резания и силы отбрасывания при определённой скорости, и силой резания при скорости близкой к нулю является доказательством имеющих место физических изменений в грунте. Было установлено, что как полная сила резания, так и её часть, расходуемая на отбрасывание вырезанного грунта близки к квадратичной функции от скорости резания (рисунок. 1.9). Эксперименты, проводимые с маятниковой установкой на талой и замерзшей глине, показали, что в пределах изменения скорости резания от 2,0 до 12 м/с сопротивление грунта резанию существенно возрастает, достигая 5-6 кратного увеличения по сравнению с сопротивлением резанию при скорости близкой к нулю.Эти закономерности подтвердились в серии опытов на пылеватом суглинке в грунтовом каналеЦНИИС влаж ность которого находилась в пределах 15-18 %, а прочность равнялась 3-5 ударам ударника Дорнии. [33-35] объясняет немгновенным деформированием под нагрузкой. Это обусловливает протекание процесса разрушения грунта с некоторой конечной скоростью. При малой скорости резания скорость отделения элементов стружки от массива больше скорости резания, поэтому нож встречает своей верхней частью куски грунта, уже успевшие отделиться от массива. Если скорость резания больше скорости разрушения грунта, то рабочему органу приходиться продвигаться через нераз-рушивщуюся среду, преодолевая сопротивления большей величины, чем при малой скорости. Однако модели грунта, адекватно описывающей подмеченные закономерности изменения процесса резания при увеличении скорости, Ю. А. Ветров не предложил.
Ю.А. Ветров, В. Л. Сокович, и Я. И. Марчеванский в работе [35] рассматривали вопросы взаимодействия с грунтом на высоких скоростях разрезающего ножа кабелеукладчика. Исследования проводились в полевых условиях на суглинистом грунте с верхним растительным слоем, глубина прорези варьировалась от 40 до 80 см при изменении скорости движения машины в интервале 1-6 м/с. Испытателями установлено, что сила сопротивления грунта разрезанию существенно увеличивается с возрастанием скорости. Так с увеличением скорости с 1,25 м/с до 8 м/с усилие подрастало на 55 %.
Увеличение рабочих скоростей изменяет режим разрушения, при этом зона разрушения превышает зону внедрения рабочего органа, увеличивается мгновенная прочность среды, уменьшается величина относительной объёмной деформации грунта, а следовательно, и энергия разрушения. Основной принцип (эффект) динамического (скоростного) разрушения грунтов и горных пород: увеличение рабочей скорости приводит к увеличению хрупкости грунтов, предела прочности среды, сопротивления разрушению, снижению величины работы разрушения, а значит, и энергоёмкости процесса, и проявлению усталостной прочности среды.
Усилие на рабочем органе и его влияние на качество удаления снега с очищаемой поверхности
Полученные данные однозначно свидетельствуют о том, что рабочий орган с гидравлическим прижатием, отличительной особенностью которого является наличие сопротивления перемещению от скорости изменения положения обеспечивает значительно более качественную очистку поверхности дороги, чем рабочий орган, использующий в качестве прижатия только свой вес.
Отличительной особенностью взаимодействия плужного рабочего органа с поверхностью дорог является необходимость учёта не только параметров его взаимодействия со слоем рыхлого снега, но и со слоем уплотнённого снега, располагающегося на дороге по некоторой зависимостью, установленной в работах А.Р. Пуртова, В.А. Шапкина и др. [109,128]:
Данная зависимость делает величину колебаний рабочего органа более частой, в связи с чем требования к качеству очистки только возрастают. На рисунке 2.14 показано отличие в качестве очистки для отвала, управляемого гидравликой и для отвала, выполняющего удаление снежного покрова только под действием собственной массы. Из рисунка видно, что и в рассматриваемом случае отвал, прижимаемый гидравликой обеспечивает лучшее качество очистки.
Рисунок 2.14 Влияние усилия прижатия рабочего органа гидравлической системой на качество очистки дороги, покрытой снежно-ледовыми накатами; 1 -очищаемая поверхность; 2 - траектория движения рабочего органа без гидравлического прижатия; 3 - траектория движения рабочего органа с гидравлическим прижатием
Определению величины усилия резания снега плужным рабочим органом посвящены работы В.И. Баловнева [9-12], И.А. Белинского [16,17], Г.Л. Карабана [79-80], А.П. Куляшова [84-85], СЮ. Маленкова [88], А.М. Соколова [101], и ряда других авторов. Как было отмечено выше, во всех вышеперечисленных работах величина усилия резания рассчитывалась для снежного покрова постоянной толщины. Следует отметить, что в реальных условиях эксплуатации снежный покров представляет собой криволинейную поверхность, лежащую на криволинейной очищаемой поверхности. Параметры заснеженной дорожной поверхности приведены в работах Л.В. Барахтонова [13], Ю.И. Молева [100], А.Р. Пуртова [109] и В.А. Шапкина [128].
Полученные данные позволяют оценить возможность колебания усилий на рабочем органе как: J WPO ±ЛИ 0 =И 0 (1 + 0,0535) - для уплотнённого снега \WPO ± AWPO = WPO{\ ±0,117) - для свежевыпавшего снега То есть величина колебаний усилия на рабочем органе, связанная с изменением толщины его залегания может находиться в пределах 6% для уплотнённого снега и 12% - для свежевыпавшего снега.
Полученные данные значительно меньше величин погрешности экспериментальных исследований, полученных в работах [100,109], что говорит о наличии неучтённого фактора, влияющего на усилие резания. Анализ ранее выполненных работ показал, что таким фактором является величина силы трения между отвалом и очищаемой поверхностью. Её величина может быть найдена из значения коэффициента трения между поверхностью отвала и очищаемой поверхностью, усилия прижатия рабочего органа к очищаемой поверхности и ускорения движения рабочего органа:
Из полученного уравнения видно, что для уменьшения силы трения необходимо как можно больше увеличивать расстояние между упряжным шарниром и режущей кромкой, усилие дополнительного прижатия направлять как можно более вертикально и уменьшать усилие прижатия. При этом, если уменьшение массы рабочего органа, как это было показано выше, приводит к повышению качества очистки за счёт уменьшения времени отрыва от очищаемой поверхности при движении по гребням неровностей, то уменьшение усилия прижатия может привести к снижению качества очистки. Поэтому уменьшение усилия резания и силы трения рабочего органа об очищаемую поверхность не может быть самоцелью проводимых исследований. Таким образом, для того, что бы сравнивать эффективность различных конструкций подвески рабочего органа необходимо в первую очередь задаться качеством снегоочистки, которая определяется максимальной толщиной неубранного снега.
Основные положения по допуску транспортных средств к эксплуатации нормируют минимально возможную величину рисунка протектора равной 1,0 мм для грузовых автомобилей. Согласно [100], для такой величины глубины грунтозацепов, с учётом неизбежного буксования колеса во время движения, толщина экскавационно - разрушенного снега, равная 3 - 5 мм будет разрушаться за 1 проход колеса. Таким образом данную величину мы примем за максимально допустимую.
Согласно данных, полученных в предыдущих пунктах данной работы, указанное качество очистки может быть получено если усилие прижатия рабочего органа к очищаемой поверхности не будет превышать 3000 Н. Поэтому в дальнейших расчётах будем принимать массу отвала равной 3000 Н. Увеличение скорости движения при достаточной силе прижатия не оказывает серьёзного влияния на качество очистки. Поэтому в дальнейших расчётах будем принимать данную величину равной 7 м/с [109]. Увеличение толщины срезаемого слоя снега уменьшает величину колебания рабочего органа создавая дополнительную прижимную силу, которая уменьшается при выходе рабочего органа на вершины неровностей очищаемой поверхности. Так как все основные параметры уборки будут одинаковы, то имеется возможность сравнения величины силы трения и общей силы сопротивления при разных способах расположения упряжного шарнира. При этом, так как величины усилий будут меняться по величине в качестве сравниваемых величин будем рассматривать только их максимальные величины:
Исходя из уравнения 2.43. минимизация энергоёмкости удаления снега будет достигаться при горизонтальном расположении гидроцилиндра управления отвалом (т.е. при cosP = 1). Величина выноса отвала от оси вращения Ь определяется конструктивными особенностями базовой машины. При этом, с учётом колебания рабочего органа, величина колебаний плужного рабочего органа не должна превышать 15 при разработке уплотнённого снега, 30 при разработке свежевыпавшего снега и 5 при разработке льда. То есть соотношение Zpo/1 для случая удаления льда не должно превышать 0,087, для уплот 66 нённого снега - 0,26, а для случая удаления свежевыпавшего снега – 0,5. Таким образом величину выноса можно принять равной: где: b - ширина резца, м; t- температура снега, t0- температура снега, зафиксированная при проведении опытов по резанию; vp - скорость резания, м/с; ар -угол резания, град; h - глубина резания, м; р,т,%,фр - эмпирические коэффициенты, учитывающие влияние ширины резца, температуры льда, скорости и угла резания на силу резания; п - безразмерный эмпирический коэффициент; ц - коэффициент, учитывающий степень блокированности реза; Рэ- сила резания уплотнённого снега, определяемая при эталонных условиях и температуре снега t0, N - количество резцов, участвующих в резании уплотнённого снега.
Определение эмпирических коэффициентов, входящих в выражение (2.46) производилось на основе серия опытов на специально сконструированном стенде. Проверка адекватности и др. показателей показали, что с доверительной вероятностью 0.95 модель адекватна, результаты отвечают всем критериям. В результате получены следующие численные значения искомых коэффициентов:
Определение рациональных значений параметров подвеса снегоуборочного отвала
Из рисунка видно, что при выборе рациональных параметров подвески рабочего органа, возможно уменьшить его массу примерно на 25% в случае работы со слоем снежного покрова, равным 0,1 метра. При разработке снега малой толщины (менее 0,02 метра) влияние параметров подвески на энергоёмкость удаления снега минимально.
То есть увеличение радиуса кривизны отвала, при неизменной массе рабочего органа позволяет повысить эффективность работы снегоуборочной техники, особенно для машин, чья масса превышает 10 тонн. Рост диаметра отвала ограничивается требованиям к качеству снегоочистки, рассчитываемой по уравнениям 2.12 и 2.13. Влияние угла наклона гидроцилиндра на величину силы трения между отвалом и очищаемой поверхностью где А1 – половина величины амплитуды колебания очищаемой поверхности. Решения данного уравнения показаны на рисунках 3.18 и 3.19. Рисунок 3.18 Изменение величины колебания гидроцилиндра управления отвалом от массы базовой машины; 1 – для гидроцилиндра длиной
Таким образом, можно сделать вывод о том, что для всех реальных конструкций снегоуборочных отвалов величина колебания гидроцилиндра управления рабочим органом составляет 0,03 – 0,05 рад. Тогда величина начального угла наклона гидроцилиндра отвала, обеспечивающего минимум энергозатрат на удаления снега можно определить не только исходя из величины силы трения, действующей на рассматриваемый отвал, но и по минимизации работы на его перемещение:
Решение левой части уравнения 3.65 показано на рисунке 3.20. Из рисунка видно, что влияние массы рабочего органа на изменение энергоёмкости коле 100 бательного процесса, вызванного изменением направления действия силы со стороны гидроцилиндра управления отвалом минимально, что позволяет без значительной потери в точности расчётов аппроксимировать данный член уравнения 3.56 зависимостью вида: g
Зависимость процентного соотношения силы трения отвала по очищаемой поверхности, в зависимости от начального угла установки гидроцилиндра управления отвалом; 1 - для свежевыпавшего снега, 2 - для экскавационно - разрушенного; 3 - для уплотнённого Тогда целевая функция от начального угла Р примет вид:
Полученные данные свидетельствуют о незначительных колебаниях рационального угла наклона гидроцилиндра установки отвала в зависимости от остальных конструктивных особенностей подвески рабочего органа, а также толщины слоя разрабатываемого снега.
Исходя из результатов, полученных выше общая методика выбора рациональных параметров подвески рабочего органа снегоуборочной машины может быть представлена в виде, показанном на рисунке 3.23.
Отличительной особенностью представленной методики является наличие в нём блока проверки на качество удаляемого снега. В случае, если полученные данные не будут удовлетворять заказчика по качеству выполнения работ, то необходимо либо увеличивать массу базовой машины и массу отвала, либо уменьшать скорость снегоуборки. Изменение усилия трения на поверхности отвала для указанных случаев показано на рисунке 3.22.
Изменение усилия трения между отвалом и очищаемой поверхностью по длине пути движения снегоуборочной машины; 1 – расчётные данные; 2 – при уменьшении скорости уборки в 5 раз; 3 – при увеличении массы отвала в 2 раза; 4 – участки дороги с неубранным снегом
Сравнительный анализ эффективности рассчитанных конструктивных решений, по отношению к существующей снегоуборочной техники.
Наиболее распространённым типом снегоуборочных машин в нашей стране остаются коммунальные машины на базе тракторов тягового класса до 5 тонн. Особенностью конструкции данных машин является переднее расположение отвала. Упряжной шарнир у таких машин находится позади режущей кромки на расстоянии около 1,5 метров (у разных производителей снегоуборочного оборудования данный параметр варьируется в пределах от 0,7 до 2 метров). Высота расположения упряжного шарнира – около 0,5 метра, масса отвала = около 250 кг, радиус кривизны стремиться к бесконечности. Угол установки гидроцилиндра – 10 градусов. Скорость уборки – 1 м/с. Как было указано во второй главе расположение упряжного шарнира отвала позади режущей кромки делает систему не устойчивой, при повышения усилия резания происходит самопроизвольное заглубление отвала, которое ещё больше увеличивает нагрузку на отвал. Согласно полученных данных высота расположения упряжного шарнира должен находиться на высоте около 0,7 метра, Упряжной шарнир должен находиться впереди режущей кромки на расстоянии 0,3 метра, радиус кривизны отвала – 1,0 метра, масса отвала 100 кг (расчётная масса – не менее 3 кг, величина 100 определяется весом металлоконструкции) Угол установки отвала – 0,2 градуса. Разница в расчётных значениях силы трения между отвалами показана на рисунке 3.24
Изменение величины силы трения между отвалом и очищаемой поверхностью по длине пути движения снегоуборочной машины массой 5 тонн; 1 – при существующих конструкциях подвески отвала: при предлагаемых конструкциях подвески отвала.
Полученные данные свидетельствуют, что при одинаковом качестве очистки предлагаемая конструкция рабочего органа способна уменьшить величину усилия трения между рабочим органом и очищаемой поверхности в 2 – 3 раза.
Снегоуборочные машины на базе автомобилей ГАЗ 3307 или ЗИЛ 433360 весом до 7 тонн, предназначаются для скоростной очистки городских дорог. Упряжной шарнир у таких машин находится позади режущей кромки на расстоянии около 0,5 метров. Высота расположения упряжного шарнира – около 0,5 метра, масса отвала около 350 кг, радиус кривизны 1 метр. Угол установки гидроцилиндра – 30 градусов.
Согласно полученных данных упряжной шарнир должен находиться на высоте не большей 0,7 метра, Упряжной шарнир должен находиться впереди режущей кромки на расстоянии 0,5 метра, радиус кривизны отвала – 1,0 метра, масса отвала 150 кг (расчётная масса – не менее 10 кг, величина 150 определяется весом металлоконструкции) Угол установки отвала – 0,2 градуса. Разница в расчётных значениях силы трения между отвалами показана на рисунке 3.25, а для машин, массой более 20 тонн – на рисунке 3.26.
Результаты реализации расчёта по планированию проведения ортогонального композиционного плана Хартли
Для проверки адекватности модели взаимодействия разрушающего элемента рабочего органа со снегом, лежащем на поверхности дорог, реальному объекту целесообразно выбрать ключевые звенья, которые наиболее характерно отражают как сам процесс, так и модель. Не менее важно, чтобы выбранные компоненты модели для проверки имели надёжное экспериментальное подтверждение.
Таким параметром может быть удельная сила сопротивления разрушению снежных накатов, так как этот параметр является не только неизвестным в системе уравнений формирования нагрузок на рабочем органе, но и ключевым звеном всей модели прогноза энергозатрат на удалении снега с поверхности дорог. Основными же параметрами рабочего органа будут являться масса отвала, место его расположения, величина выноса, начальный угол резания, скорость уборки снега. Кроме того, величина нагрузки на рабочем органе будет также определяться температурой снежного наката, его толщиной и влажностью.
Таким образом, для оценки адекватности модели влияния основных параметров рабочего органа на процесс удаления снежного покрова с поверхности дорог, выберем следующие параметры: величину силы резания, скорость движения машины, толщину удаляемого снега, массу рабочего органа, и величину выноса оси вращения относительно зоны резания. В таблицах 4.6 .-.. 4.8 приведены расчётные данные по проверке воспроизводимости экспериментального материала по критерию Кохрена и адекватности модели по критерию Фишера для указанных величин. Как видно из таблиц 4.6 .-.. 4.8 для всех серий экспериментов выполняются условия (4.25 и 4.27), что свидетельствует об адекватности модели взаимодействия дисковой фрезы с ледовым основанием. Следует отметить, что проверке подвергались и другие экспериментальные параметры в соответствии с методиками, приведёнными в приложении 2.
Проверка опытных данных, по критерию Кохрена и адекватности модели по критерию Фишера, изменения силы резания в зависимости от угла установки отвала, при скорости движения равной 1,0 м/с, ширине отвала равным 3 м, толщине удаляемого слоя снега – 0,01 м, плотности снега равной 200 кг/м3, влажности снега – 2% температуре снега равной -70С. Угол установки в градусах, усилие в килоньютонах, доверительная вероятность РД=0,95
Проверка опытных данных, по критерию Кохрена и адекватности модели по критерию Фишера, изменения силы трения отвала по очищаемой поверхности в зависимости от скорости движения снегоуборочной машины, при начальном угле установки отвала равным 400, ширине отвала равным 3 м, толщине удаляемого слоя снега – 0,01 м, плотности снега равной 200 кг/м3, влажности снега – 2% температуре снега равной -70С. Скорость движения в м/с, усилие в килоньютонах, доверительная вероятность РД=0,95
Проверка опытных данных, по критерию Кохрена и адекватности модели по критерию Фишера, изменения силы сопротивления разрушению снега в зависимости от его толщины при скорости движения снегоуборочной машины равной 1м/с, начальном угле установки отвала равным 400, ширине отвала равным 3 м, плотности снега равной 400 кг/м3, влажности снега – 0%, температуре снега равной -120С. Высота снега в м, усилие в килоньютонах, доверительная вероятность РД=0,95
Изменение энергетических характеристик удаления снега при применении рабочих органов с рекомендованными параметрами Во время работы над диссертацией были проведены исследовательские и экспериментальные работы с различными снегоуборочными машинами, применяемыми в дорожно-эксплуатационных службах г.Н.Новгорода. Одной из наиболее распространённых снегоуборочных машин, предна значенных для удаления снега в стеснённых условиях, является тротуарный снегоочиститель на базе трактора Т-16М производства компании ООО «Басшельмаш-Агро». Данный агрегат имеет следующие стандартные технические характеристики: масса – 155 кг; ширина очищаемой полосы – 1,0 – 1,5 м; производительность – 50 - 100 м3/час. Скорость движения выбирается оператором, но из опыта эксплуатации можно сказать, что она находится в пределах – 0,3-0,8м/с. Мощность, затрачиваемая на перемещение снега находится в пределах 0,3 – 0,5 кВт. Используя разработанную математическую модель и основываясь на данных, полученных в третьей главе, можно рекомендовать внести следующие изменения в конструкцию – применение только металлических ножей, изменить конструкцию отвала путём добавления дополнительной степени свободы – вращения отвала вокруг оси перпендикулярной направлению движению уборочной машины. Вынос оси вращения отвала относительно поверхности резания – 150мм. При этом масса рабочего органа уменьшится на 50 кг, что приведёт к уменьшению сопротивления перемещения на 15 Вт. Мощность, расходуемая на перемещение отвала по очищаемой поверхности, уменьшится на 80 Вт, что даст суммарную экономию мощности в 95Вт.
На базе тракторов К-700 и К-703 монтируется снегоуборочное оборудование, состоящее из одного отвала . Масса данных машин составляет 16 или 18 тонн, мощность двигателя – 158 или 257 кВт, производительность – 1200 или 2100 т/час, ширина захвата – 3,1 метра, скорость движения во время уборки до 3 м/с. При этом мощность, расходуемая на удаление снега, толщиной 0,005метра, при скорости уборки равной 3 м/с составит 4кВт. Так как скорость 3 м/с не подходила ни под определение тихоходной ни быстроходной уборки снега (см. главу 3), то пришлось разрабатывать новые рекомендации по выбо 141 ру конструктивных параметров машины исходя из методики, описанной в главе 3 данной работы. В результате расчётов получилось, что при заданных параметрах величина выноса оси вращения отвала может быть увеличена до величины 200 мм. Материал ножей – металл или полиуретан В результате данных изменений мощность, расходуемая на удаление снега, может быть снижена до 2,9 кВт.
